Για να δούμε πόσο διαφορετικό είναι ένα ψυχρό και ένα ασαφές πρώιμο
σύμπαν, οι ερευνητές προσομοίασαν ένα μικρό, κυβικό χώρο του πρώιμου
σύμπαντος, που μετράει περίπου 3 εκατομμύρια έτη φωτός σε όλη του την
έκταση, και το "έτρεξε" προς τα εμπρός στο χρόνο για να δουν πώς θα
σχηματιστούν γαλαξίες δεδομένου ενός από τα τρία σενάρια σκοτεινής ύλης:
ψυχρό, θερμό και ασαφές.
90
Η ομάδα ξεκίνησε κάθε προσομοίωση υποθέτοντας μια ορισμένη κατανομή
της σκοτεινής ύλης, την οποία οι επιστήμονες έχουν κάποια ιδέα, με βάση τις
μετρήσεις της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου - η ακτινοβολία λείψανο"
¨η οποία εκπέμπεται από τότε και ανιχνεύθηκε μόλις 400.000 χρόνια μετά την
Μεγάλη Έκρηξη.
"Η σκοτεινή ύλη δεν έχει σταθερή πυκνότητα ακόμη και σε αυτές τις
πρώτες στιγμές", δηλώνει ο Vogelsberger. "Υπάρχουν μικροσκοπικές
διαταραχές πάνω από ένα πεδίο σταθερής πυκνότητας".
Οι ερευνητές μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν υπάρχοντες αλγόριθμους για
να προσομοιώσουν το σχηματισμό γαλαξιών κάτω από σενάρια ψυχρής και
θερμής σκοτεινής ύλης. Αλλά για να προσομοιώσουν την ασαφή σκοτεινή
ύλη, με την κβαντική της φύση, χρειαζόταν μια νέα προσέγγιση.
Ένας χάρτης από...χορδές άρπας
Οι ερευνητές τροποποίησαν την προσομοίωση της ψυχρής σκοτεινής ύλης,
επιτρέποντάς της να λύσει δύο επιπλέον εξισώσεις για να προσομοιώσουν το
σχηματισμό των γαλαξιών σε ένα ασαφές σύμπαν σκοτεινής ύλης. Η πρώτη,
η εξίσωση Schrödinger, περιγράφει πώς ένα κβαντικό σωματίδιο δρα ως
κύμα, ενώ η δεύτερη, η εξίσωση Poisson, περιγράφει πώς το κύμα αυτό
δημιουργεί ένα πεδίο πυκνότητας ή κατανομή της σκοτεινής ύλης, και πώς η
κατανομή αυτή οδηγεί σε βαρύτητα - η δύναμη η οποία έλκει και ωθεί την ύλη
στο να σχηματισθούν γαλαξίες. Στη συνέχεια συσχέτισαν την προσομοίωση
αυτή με ένα μοντέλο το οποίο περιγράφει τη συμπεριφορά του αερίου στο
σύμπαν και τον τρόπο που αυτό συμπυκνώνεται στους γαλαξίες ως απάντηση
στις βαρυτικές επιδράσεις.
Και στα τρία σενάρια, σχηματίστηκαν γαλαξίες όπου υπήρχαν υπερβολικές
πυκνότητες ή μεγάλες συγκεντρώσεις βαρυτικής κατάρρευσης σκοτεινής
ύλης. Το πρότυπο αυτής της σκοτεινής ύλης, ωστόσο, ήταν διαφορετικό,
ανάλογα με το αν ήταν ψυχρό, θερμό ή ασαφές.
Σε ένα σενάριο ψυχρής σκοτεινής ύλης, σχηματίστηκαν γαλαξίες με
σφαιρικά άλως, καθώς και μικρότεροι με μικρότερο άλως (subhalos
galaxies). Η θερμή σκοτεινή ύλη παρήγαγε τους πρώτους γαλαξίες σε
νημάτια με ουρά, και όχι γαλαξίες με μικρότερο άλως. Αυτό μπορεί να
οφείλεται στην ταχύτερη και ελαφριά φύση της θερμής σκοτεινή ύλης,
https://www.facebook.com/Aratosastronomy/